Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 186 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 186 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

186 = 128 + 58
= 128 + 32 + 26
= 128 + 32 + 16 + 10
= 128 + 32 + 16 + 8 + 2

= 1⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 186 = (1011.1010)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (110.0111)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(110.0111)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 1⋅4 + 0⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64= 103

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (110.0111)2 = 103

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 77 und 45.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

77
= 7 ⋅ 11

45
= 3 ⋅ 15
= 3 ⋅ 3 ⋅ 5

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

Da kein einziger Primfaktor sowohl in 77 als auch in 45 vorkommt, ist 1 der einzige und damit auch der größte gemeinsame Teiler.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 77 und 45 ist somit :
ggT(77,45) = 1

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 30 und 24.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

30
= 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5

24
= 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 24 insgesamt 3 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 30 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 30 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 5 = 120 sind nun alle Primteiler von 30 und alle Primteiler von 24 enthalten. Also ist 120 ein Vielfaches von 30 und 24. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 30 oder 24 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 30 und 24 ist somit :
kgV(30,24) = 120

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 37 und 12.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 37 und 12

=>37 = 3⋅12 + 1
=>12 = 12⋅1 + 0

also gilt: ggt(37,12)=1

Dezimal und Hexdezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1100.1001)2 sowohl im Dezimal- als auch im Hexdezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1100.1001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 0⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 201

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1100.1001)2 = 201

Als Hexadezimalzahl

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1100)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1 = 12 = (C)16

(1001)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 9 = (9)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1100.1001)2 = (C9)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 30 an:

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Wir suchen alle Teiler von 30. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 30 ist, teilen wir 30 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 30 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 30, denn 30 = 1 ⋅ 30, also ist auch 30 ein Teiler.

2 ist Teiler von 30, denn 30 = 2 ⋅ 15, also ist auch 15 ein Teiler.

3 ist Teiler von 30, denn 30 = 3 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.

4 ist kein Teiler von 30, denn 30 = 4 ⋅ 7 + 2.

5 ist Teiler von 30, denn 30 = 5 ⋅ 6, also ist auch 6 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 6 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 30:
1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 10⬜2 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜2.

Da an der letzten Stelle eine 2 steht, muss an der vorletzten Stelle eine ungerade Zahl (also 1, 3, 5, 7 oder 9) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 12, 32, 52, 72, 92 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

1: Dann wäre die Zahl 1012, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 1 + 2 = 4, also nicht durch 3 teilbar.

3: Dann wäre die Zahl 1032, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 3 + 2 = 6, also durch 3 teilbar.

5: Dann wäre die Zahl 1052, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 5 + 2 = 8, also nicht durch 3 teilbar.

7: Dann wäre die Zahl 1072, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 7 + 2 = 10, also nicht durch 3 teilbar.

9: Dann wäre die Zahl 1092, für die Quersumme gilt dann: 1 + 0 + 9 + 2 = 12, also durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 3 und 9.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 12 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 12 bilden:

2 + 10 = 12, dabei ist 10 aber keine Primzahl

3 + 9 = 12, dabei ist 9 aber keine Primzahl

5 + 7 = 12, dabei ist 7 auch eine Primzahl

5 und 7 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 7 = 12

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 84 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 84 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

84
= 2 ⋅ 42
= 2 ⋅ 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7